Maan lämmitystä, maan viilennystä, talon lämmitystä ja talon viilennystä - miten niillä voisi säästää?

TM Rakennusmaailmassa 8/2011 oli passiivitaloartikkelin sisällä mielenkiintoinen juttu Nikolas Salomaan taloonsa toteuttamasta tuloilman esilämmitys- ja jäähdytysjärjestelmästä.

"Salomaan talossa lämmönvaihtoa tehostaa omintakeinen järjestelä, joka hyödyntää maaperän lämpötilaa sekä lämmityksessä että jäähdytyksessä. Rakennusvaiheen aikana talon vieressä oli suurehko monttu, mihin asennettiin 200 metriä tavallista 40 mm:n vesijohtoputkea. Putken sisällä kiertävän glykoliveden lämpötila hakeutuu kohti maassa ympärivuotisesti oevaa, noin neljän asteen lämpötilaa.

Talon ollessa viilennyksen tarpeessa maassa jäähtynyt neste jäähdyttää sisälle otettavan ilman Salomaan mukaan pahimmillakin helteillä noin kahteenkymmeneen asteeseen. Talvella sama järjestelmä esilämmittää sisänotettavan pakkasilman nollan vaiheelle.

Korvausilman jäähdytys/lämmitys tehdään vesikiertoisessa esilämmityspatterissa, joka toimii 2,4 kW:n teholla. Nesteen kierrätyksestä huolehtii 25W:n pumppu.

Salomaan omien kokemusten pohjalta on käynnistynyt myös tuotekehitysprojekti.

"Tavoitteena on kehittää järjestelmä, joka säilöö maaperään kesän liikalämmön ja hyödyntää tätä talvella".

Näyttöä tämän mahdollisuudesta on Salomaan mukaan saatu omista kokemuksista.

"Lämpimän kesän jälkeen maapiirin lämpö nosti vielä marraskuun pakkasilla korvausilman nollan sijasta kahdeksaan asteeseen. Korkeat lukemat johtuivat ilmeisesti talon viilennyksesä maahan varastoituneesta lämmöstä."

Varmaa näyttöä siitä, missä määrin tämä johtui talosta kulkeutuneesta lämmöstä, ei kuitenkaan vielä ole."

Kuulostaa aika kiinostavalta, muutamia ajatuksia

• lämmön säilöminen marras-tammikuun ajalle olisi Suomessa tärkeä tavoite - helmikuusta alkaen taas voidaan alkaa käyttää merkittävästi aurinkolämpökeräimiä
• vaikka hyötysuhde maahan varastoinnissa olisi huono niin siirtoon tarvittava energia on sangen pieni eli suht suurillakin varastointihäviöillä voidaan saada hyvä kokonaishyötysuhde
• lämpövaraston lämmittämiseen voisi käyttää myös mahdollisten aurinkokeräimien tuottamaa hukkalämpöä - kesällähän kohtuukokoisista kennoista tulee lämpöä sen verran että sitä jää hyvinkin ylenmäärin
•  lämpövarastoa voisi harkita toteuttavaksi myös perustusmonttuun - montun voisi eristää pohjalta ja sivulta ohuella vettäimemättömällä eristeellä  - seinämän ei tarvitsisi olla vesitiivis vaan tarkoitus olisi hidastaa lämmön kulkeutumista pois perusmontusta. Lämpöä ladattaisiin perusmonttuun niin paljon kuin sitä on yli ja purettaisiin siihen asti kun lämpötila olisi + 5 C  - eli ei alle maaperän peruslämmön. Näin estettäisiin perusmontun routiminen.
• voisiko lämmönsiirron toteuttaa ilmalla? Siirtokapasiteetti on pienempi mutta ei välttämättä liian pieni
• ilman käyttö väliaineena toisi mahdollisuuden "boostata" lämpötilaa huoneiden lämmitykseen sopivaksi ilmalämpöpumpulla. Jos ilmalämpöpumpun saisi toimimaan nollakelin olosuhteissa olisi hyötysuhde aivan toista luokkaa kuin - 15 C tai saati sitten kylmemmässä. Voisiko ilmalämpöpumpulle siis tehdä ilmakiertoisen lämmönkeräyskentän?  Kesällä kenttään voisi työntää vaikka vain lämmittämätöntäkin kesäpäivän lämpöä ja kun ulkolämpötila syksyllä laskee kentän lämpötilaa alemmaksi niin kenttää aletaan purkaa.
• Edellisessä ilmalämpöpumppuratkaisussa etuna maalämpöön olisi se, että lämpöä voitaisiin ottaa maasta tai ilmasta sen mukaan kumman lämpötila on korkeampi. Onhan hiukan nurinkurista että keväällä ja syksyllä kun lämpöä ilmassa on yllin kyllin niin maalämpöpumppu imee sitä viileästä maaperästä. (Eri asia on taas että olisiko hyötyllistä maalämpöpiiristä tulevan veden lämpötilaa nostaa pienellä aurinko/ilmalämmitysjärjestelmällä silloin kun niillä on energiaa tarjolla - se on toisen kirjoituksen asia)
• Ilmakiertoiseen kenttään lisäkymymyksiä: kannattaisiko purkaminen aloittaa vasta kun ilmalämpöpumpun hyötysuhde laskee liian alas ulkoilmalla? Tämä riippuisi kentän lämmönvarauskyvystä (säilyykö lämpö kentässä talveen vai kannaako purku alkaa heti?), kentän mitoituksesta (kuinka pitkään kentästä riittää lämpöä?) ja kentän kyvystä imeä maaperän lämpöä (sen jälkeen kun varastoitu keinotekoisesti varastoitu lämpö on käytetty). Kaikki valitettavasti maaperästä riippuvia, jokaisessa toteutuksessa muuttuvia, tekijöitä.
• Lisäkymyksenä ilmakiertoiseen kenttään tulee mieleen: tarvitseeko putkiston ja onko syytäkään olla tiivis? Toimisiko salaojaputki paremmin lämmönsiirtäjänä? Mitä kosteampaa ilma on sitä enemmän se sisältää ja siirtää energiaa.

Paljon kysymyksiä. Mukava olisi kuulla mielipiteitä lukijoilta.